Photovoltaik in der Wüste: Reinigung ohne Wasser erleichtert den Betrieb von Solarpanelen

Sonnige Wüstenregionen sind naturbedingt prädestiniert für den Betrieb von Photovoltaik-Modulen. Genauso naturbedingt mangelt es in Wüsten allerdings an Wasser, um die Module sauber zu halten und so ihre Leistungsfähigkeit zu erhalten. Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology wollen das Problem mit einer elektrostatischen Reinigungsmethode angehen, die ohne Wasser auskommt und in ersten Versuchen vielversprechende Ergebnisse zeigte.

Strom statt Wasser zum Reinigen

In großen Wüsten, etwa in Nordafrika oder dem US-Bundesstaat Arizona, werden bereits große Solarkraftwerke betrieben, die elektrischen Strom erzeugen. Während die Sonneneinstrahlung optimal für die Photovoltaik-Module ist, stellt die trockene und staubige Umgebung ein Problem dar. In nur einem Monat können sich genug Staubpartikel auf den Modulen ansammeln, um ihre Leistung zu halbieren. Eine offensichtliche Lösung wäre natürlich eine manuelle Reinigung mittels Abfegen, allerdings verkratzt die empfindliche Oberfläche der Module schnell, was ihre Effizienz dauerhaft verringert. Stattdessen müssen die Oberflächen daher mit Wasser gereinigt werden, was in trockenen Wüsten natürlich sowohl eine finanzielle als auch logistische Herausforderung ist. Um das Wasser für die Reinigung zu sparen, haben Sreedath Panat und Kripoa Varanasi vom Institute of Technology in Cambridge eine alternative Reinigungsmethode entwickelt.

Die beiden Forscher haben die Staubpartikel aus der Wüste von Arizona genauer unter die Lupe genommen. Diese Partikel bestehen hauptsächlich aus Sand oder genauer gesagt Siliziumdioxid. Diese Kristalle können im Grunde nicht elektrostatisch aufgeladen werden, allerdings absorbieren sie bei einer Luftfeuchtigkeit zwischen 30 und 95 so viel Wasser, dass ihre elektrische Leitfähigkeit zunimmt. In ersten Laborversuchen experimentierten Panat und Varansi mit leicht feuchten Sandkörnchen, die sie auf einem kleinen Solarmodul verteilten, das mit einem Spezialmaterial beschichtet war, das sowohl durchsichtig als auch elektrisch leitfähig ist. Dann schlossen die Forscher eine Elektrode an, mit der sie eine Spannung von bis zu 12.000 Volt erzeugen können. Mit dieser elektrischen Spannung konnten die Forscher die Sandkörnchen positiv aufladen, sodass sie von der negativ geladenen Elektrode angezogen wurden.

Saubere Module ohne zusätzliches WasserSo

Diese Versuche zeigen, dass verdreckte Solarmodule mit Hilfe einer tragbaren Elektrode nahezu vollständig gereinigt werden können. Sandkörner mit einem Durchmesser von mehr als 30 Mikrometern wurden ab Spannungen von 6000 Volt nahezu komplett von der Oberfläche gezogen. Kleinere Körnchen mit größerer Haftfähigkeit blieben auf der Oberfläche liegen. Diese Körnchen beeinflussen die Effizienz der Photovoltaikmodule allerdings nur bedingt. Module in den großen Solarkraftwerken in der Wüste könnten mit dem Spezialmaterial beschichtet werden, sodass auf ein aufwändiges Reinigen mit Wasser verzichtet werden könnte. In den meisten Wüstenregionen weise die Luft in der Nacht ausreichend Luftfeuchtigkeit auf, um eine Reinigung am Morgen zu ermöglichen, so die Forscher.

via MIT